宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证据(jù)。除了一个(gè)地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千高宽深用什么字母表示什么，高宽深用什么字母表示出来(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大(dà)质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 高宽深用什么字母表示什么，高宽深用什么字母表示出来